Abstract
Millimeter wave (mmWave) bands are expected to improve date rate of 5G systems due to the wide available bandwidth. While severe path loss in those bands has impeded the utilization, short wavelength enables a large number of antennas packed in a compact form, which can mitigate the path loss. However, estimating the channel with a conventional scheme requires a huge training overhead, hence an efficient estimation scheme operating with a small overhead needs to be developed. The sparsity of mmWave channels caused by the limited scatterers can be exploited to reduce the overhead by utilizing compressed sensing. In this paper, we introduce compressed sensing techniques for mmWave channel estimation. First, we formulate wideband channel estimation into a sparse recovery problem. We also analyze the characteristics of random measurement matrix constructed using quantized phase shifters in terms of mutual incoherence.
밀리미터 대역은 매우 넓은 대역폭을 활용할 수 있어 5G 시스템의 데이터 전송률을 높일 핵심 요소로 기대되고 있다. 해당 대역은 경로 감쇄가 심한 특성을 갖지만, 짧은 파장 덕분에 크지 않은 공간에 매우 많은 안테나를 배치할 수 있어 경로 감쇄를 상쇄할 수 있다. 이처럼 많은 안테나를 활용하는 채널을 기존의 기법으로 추정하기 위해서는 큰 오버헤드가 발생해, 짧은 시간에 트레이닝을 수행하는 채널 추정 기법이 요구된다. 밀리미터파 채널은 매우 적은 수의 유효 경로가 존재하는 특징을 갖기에 적은 수의 관찰 값으로부터 희소 신호를 검출하는 압축센싱 기법의 활용이 효과적일 것으로 기대된다. 본 논문에서는 밀리미터파 채널 추정을 위한 압축 센싱 기법을 소개한다. 첫째로, 지연 확산이 존재하는 다중 경로 채널 추정을 표준적인 압축 센싱 문제로 변환하는 방식을 제시한다. 또한 압축 센싱을 통해 채널 추정을 수행하기 위해서는 좋은 특성을 갖는 검출 행렬을 생성하는 것이 중요하기에, 양자화된 phase shifter로 임의 발생시킨 검출 행렬의 mutual incoherence 특성을 수치적으로 분석한다.
